ARM裸机全集之ARM体系结构(学习笔记)

ARM体系结构与汇编指令
1.2.1 可编程器件的编程原理
1.2.1.1 电子器件的发展方向
模拟器件-数字器件
ASIC-可编程器件

1.2.1.2.可编程期间的特点
CPU在固定频率的时钟控制下节奏运行
CPU可以通过总线读取外部存储设备中的二进制指令集，然后解码执行
这些可以被CPU解码执行的二进制指令集是CPU设计的时候确定的，是CPU的设计者(ARM公司)定义的
本质是一串由0和1组成的数字，这就是CPU的汇编指令集


1.2.2 指令集对CPU的意义
1.2.2.1 汇编语言与C等高级语言的差别
汇编难写，C好写
汇编无可移植性，C语言有一定可移植性，Java等更高级语言移植性更强。
汇编语言效率最高，C语言次之，Java等更高级语言效率更低。
汇编不适合完成大型复杂的项目，更高级语言更适合完成更大、更复杂的项目。

1.2.2.2 编程语言的发展过程
纯机器码编程
汇编语言编程
C语言编程
C++语言编程
Java C#等语言编程
脚本语言编程

1.2.2.3 汇编语言的本质
汇编的实质是机器指令（机器码）的助记符，是一种低级符号语言。
机器指令集是一款CPU的编程特征，是这款CPU的设计者制定的。
CPU的内部电路设计就是为了实现这些指令集的功能。机器指令集就好象CPU的API接口一样。

总结：

1.可移植性
CPU的机器码（机器指令集）在CPU的设计阶段就已经定死了，不同的CPU拥有不同的机器码。
而汇编语言的本质就是机器码的助记符，通过汇编器翻译成机器码，所以汇编没有可移植性。
C语言的可移植性是由编译器决定的，在不同的操作系统上用不同的编译器，就可以的到相同效果的汇编代码。
2.何为高级语言，何为低级语言
语言越高级，越接近人的思维；越低级，越接近机器的思维。
语言越低级，工作效率越高（机器），语言越高级，工作效率越低，但越接近应用层（方便程序员使用），
相当于要完成同样的机器动作，越高级的语言可以使用跟少的代码，大大减轻了程序员的劳动。


1.2.3 RISC和CISC的区别
1.2.3.1 什么是RISC、CISC
CISC（300条指令左右，Intel的奔腾）complex instruction computer复杂指令集计算机
最少的指令完成任务，一个功能一个指令，功耗高。
RISC（30条指令，ARM）Reduced Instruction-Set computer 精简指令集计算机最基本的功能指令集，功耗低，让软件来完成具体的任务。


1.2.3.2 CPU的发展与RISC和CISC的关系
早期简单CPU，指令和功能都很有限
CISC年代 —— CPU功能扩展依赖于指令集的扩展，实质是CPU内部组合逻辑电路的扩展。
RISC年代 —— CPU仅提供基础功能指令（譬如内存与寄存器通信指令，基本运算与判断指令等），功能扩展由使用CPU的人利用基础架构来灵活实现。
总结：
RISC和CISC慢慢的趋向大一统.



1.2.4 统一编址&独立编址&哈佛结构&冯诺依曼结构
1.2.4.1 IO（IO其实是CPU与外设的接口，可以习惯的认为就是外设）
何为内部或外部外设(本质就是有没有在芯片内部)
IO与内存统一编址方式（把外设寄存器当作一个内存地址来读写，以访问内存的方式访问外设）
IO与内存独立编址方式（通过CPU专用的指令来访问外设，这就是CISC为什么有这么多的指令了，每多一个外设，就要增加相应的指令。）